DE3138023A1 - PULSE CODE MODULATION SYSTEM - Google Patents
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Description
Rlo-Krο 2005/81Rlo-Krο 2005/81
22 ο 9 ο 1981 FE/PLI/Go/Hö22 ο 9 ο 1981 FE / PLI / Go / Hö
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 20 ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 20
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem System.nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aufzeichnungs- und Übertragungskanäle weisen im allgemeinen frequenzabhängige Eigenschaften auf, an welche im Falle der Aufzeichnung bzw. Übertragung von PCM-Signalen eine Anpassung mit einem entsprechenden Code erforderlich ist. So können bei der magnetischen Aufzeichnung von digital codierten elektrischen Signalen häufig keine niederfrequenten Anteile oder Gleichspannungskomponenten der digitalen Signale aufgezeichnet bzw. wiedergegeben werden.The invention is based on a system according to the genre of the main claim. Recording and transmission channels generally have frequency-dependent properties, to which, in the case of recording or transmission of PCM signals, an adaptation with a corresponding code is required. For example, with the magnetic recording of digitally encoded electrical signals no low-frequency components or DC components of the digital signals recorded or reproduced will.
Rl.-Mr. 2005/81% ^ Rl.-Mr. 2005/81% ^
Sin einfaches Mittel zum Erhalt der G-leichstromfreiheit besteht darin, vorgegebenen Signalabschnitten - beispielsweise jedem Datenwort - eine Anzahl von Bits mit einem derartigen Pegel hinzuzufügen, daß sich für den gesamten Signalabschnitt die Anzahl der L- und Η-Pegel aufheben. Diese triviale Möglichkeit scheidet jedoch in der Praxis aus, da in den meisten Fällen die Kanalkapazität begrenzt ist und somit möglichst wenig Redundanz übertragen wer- ■ den sollte.A simple means of maintaining the absence of direct current consists in given signal sections - for example each data word - a number of bits with a to add levels such that the number of L and Η levels cancel each other out for the entire signal section. However, this trivial possibility is ruled out in practice, since in most cases the channel capacity is limited and therefore as little redundancy as possible ■ should be transferred.
-; Bei einem bekannten Verfahren (Goldberg u.a.: "Optical 'Television Link Employing a Digitally Modulated Laser", Journal of the SMPTE, Vol. 88, Juni 1979, S- 414 ff.) wird das Digitalsignal von Abtastwert zu Abtastwert invertiert. Dieses Verfahren liefert jedoch nur für bestimmte Inhalte des zu übertragenden Signals befriedigende Ergebnisse. -; In a known method (Goldberg et al.: "Optical 'Television Link Employing a Digitally Modulated Laser", Journal of the SMPTE, Vol. 88, June 1979, pp. 414 ff.), The digital signal is inverted from sample to sample. However, this method only provides satisfactory results for certain contents of the signal to be transmitted.
Bei der Wahl eines Aufzeichnungs- bzw. Übertragungscodes ist jedoch nicht nur die unsere Bandgrenze des Kanals wesentlich, sondern ebenfalls die obere Bandgrenze sowie u.U. der gesamte Frequenzverlauf. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Pulscodemodulationssystem vorzuschlagen, bei welchem die spektrale Verteilung des digitalen Signals weitgehend beeinflußbar und somit an die ; Eigenschaften eines Aufzeichnungs- bzw. Übertragungskanals anpassbar ist.When choosing a recording or transmission code however, it is not only our band limit of the channel that is essential, but also the upper band limit and possibly the entire frequency curve. Task of the present The invention is to propose a pulse code modulation system, in which the spectral distribution of the digital signal can be largely influenced and thus to the; Properties of a recording or transmission channel is customizable.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße System mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die spektrale Verteilung der digitalen Signale beeinflußbar ist, ohne daß zusätzliche .Redundanz hinzugefügt wird. Durch die in den Un-The system according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the spectral Distribution of the digital signals can be influenced without additional redundancy being added. Through the in the
teransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems möglich» Das erfindungsgemäße System kann besonders vorteilhaft zur Aufzeichnung oder Übertragung von Videosignalen aber auch anderen Analogsignalen - wie beispielsweise Audiosignalen - verwendet werden» Ferner kann es in vorteilhafter Weise mit dem System nach der früher eingereichten Anmeldung P 31 13 397 kombiniert werden»The measures listed below are advantageous developments and improvements to the system specified in the main claim are possible. The system according to the invention can particularly advantageous for recording or transmitting Video signals but also other analog signals - such as audio signals - can also be used it can be advantageously combined with the system according to the previously filed application P 31 13 397 »
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert»An embodiment of the invention is shown in the drawing using several figures and in the following Description explained in more detail »
1 zeigt schematisch mehrere Ausführungsbeispiele für eine Verschachtelung der Datenworte gemäß der Erfindung, 1 schematically shows several exemplary embodiments for an interleaving of the data words according to the invention,
Figo 2 zeigt als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Wandlung eines digitalen Signals entsprechend der Erfindung und2 shows a circuit arrangement as a block diagram for converting a digital signal according to the invention and
Fig» 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Rückwandlung eines solchen Signals» 25Fig. 3 shows a block diagram of a circuit for reconverting such a signal » 25th
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Den in Fige 1 dargestellten Datenworten liegt beispielsweise die Codierung eines Fernsehsignals zugrunde, bei welcher für Bildschwarz das Datenwort 0000 0000 vorgesehen ist» In Zeile a sind zwei aufeinander folgende Abtastwerte für Bildschwarz dargestellt» Durch die Invertierung jedes zweiten Abtastwertes ergeben sich die in Zeile b dargestellten Datenworte ο Da bei Fernsehsignalen relativ häufig FlächenThe data words shown in Figure e 1 is, for example, the coding of a television signal based, wherein for Black and the data word is provided 0000 0000 "shown in row A two consecutive samples are shown for image Black" by inverting every other sample resulting in row B represented data words ο Since with television signals relatively often areas
Kl.-ITr.- 2005/81 - F- Class ITr.- 2005/81 - F-
gleicher oder ähnlicher Helligkeit vorkommen, sind die meisten zeitlich aufeinander folgenden Abtastwerte gleich oder ähnlich, so daß sich durch die Invertierung jedes zweiten Abtastwertes eine Hervorhebung der halben Abtastfrequenz ergibt.the same or similar brightness are the most of the samples that follow one another in time are the same or similar, so that by inverting every second sample value, half the sampling frequency is emphasized results.
In Zeile c der Pig. 1 ist nun eine Verschachtelung des ersten und zweiten Abtastwertes derart vorgenommen, daß jeweils ein Bit vom ersten Abtastwert, danach ein Bit vom zweiten Abtastwert, danach wiederum ein Bit vom ersten Abtastwert usw. übertragen bzw. aufgezeichnet wird. Innerhalb einer Abtastperiode T ergeben sich vier Perioden des Digitalsignals. Es wird also eine Frequenz, welche der vierfachen Abtastfrequenz entspricht, hervorgehoben.In line c the pig. 1 is now a nesting of the first and second sample taken in such a way that in each case one bit from the first sample, then one bit from second sample, then in turn a bit from the first sample, etc. is transmitted or recorded. Within a sampling period T results in four periods of the digital signal. A frequency which corresponds to four times the sampling frequency is thus emphasized.
In den Zeilen d und e ist eine andere Yerschachtelung der . Abtastwerte dargestellt, und zwar v/erden jeweils zwei Bit des ersten und des zweiten Abtastwertes nacheinander' übertragen. Daraus ergibt sich eine Hervorhebung der doppelten Abtastfrequenz. In den Zeilen f und g der Pig. 1 sind dann jeweils vier Bit eines Abtastwertes zusammengefaßt, so daß sich eine Hervorhebung der Abtastfrequenz ergibt.In lines d and e there is another nesting of the. Samples shown, namely v / ground two bits of the first and second samples' transmitted one after the other. This results in the double sampling frequency being emphasized. In lines f and g the pig. 1 are then four bits of a sample are combined so that the sampling frequency is emphasized.
Die schaltungstechnische Realisierung des erfindungsgemäßen Systems ist mit den heute in der Digitaltechnik bekannten Schaltungen recht einfach und wird anhand der Figuren 2- und 3 beispielhaft beschrieben. In Pig. 2 stellen die Elemente 21,22,23,24 integrierte Bausteine dar, mit deren Hilfe die an den Eingängen "1,3,5>7» jeweils a bis h, anliegenden Signale auf ein zugeführtes Taktsignal hin in Speicher eingeschrieben werden und gleichzeitig an den Ausgängen 2,4,6,8, jeweils, a bis h, zur Verfügung stehen. Jeder dieser Bausteine enthält acht sogenannte D-Plip-Plops. Die Eingänge 1a bis h der Schaltung 21 sind mit dem aufzuzeichnenden bzw. zu übertragenden Signal, welches in einerThe circuit implementation of the invention System is quite simple with the circuits known today in digital technology and is illustrated using Figures 2- and 3 described by way of example. In Pig. 2 represent the elements 21,22,23,24 represent integrated modules, with the help of which the a to h applied to the inputs "1,3,5> 7" Signals are written to a supplied clock signal in memory and simultaneously to the Outputs 2, 4, 6, 8, respectively, a to h, are available. Each of these building blocks contains eight so-called D-Plip-Plops. The inputs 1a to h of the circuit 21 are to be recorded with the or signal to be transmitted, which in a
Rl.-Nr. 2005/31 - ¥ Rl.-No. 2005/31 - ¥
8-Bit-Paralleldarstellung vorliegt, beaufschlagt. Über den weiteren Eingang 11 wird der Schaltung 21 ein Taktsignal zugeführt, welches mit dem Abtasttakt der vorangegangenen Analog-Digital-Wandlung übereinstimmt und im Falle von ITernsehsignalen beispielsweise eine Frequenz von 12 IiHz aufweist» Bei Auftreten eines Taktimpulses werden die an den Eingängen anliegenden Signale in die Speicher der Schaltung 21 übernommen und gelangen einerseits zu den Eingängen 3a bis h der Schaltung 22 und andererseits zu jedem zweiten Eingang der Schaltungen 23 und 2-4-, nämlich zu den Eingängen 5b, 5d, 5f, 5h, 7b, ?d, 7£ und 7h.8-bit parallel display is applied. A clock signal is fed to the circuit 21 via the further input 11, which corresponds to the sampling rate of the previous analog-to-digital conversion and, in the case of IT television signals, has a frequency of 12 IiHz, for example the memories of the circuit 21 are taken over and on the one hand go to the inputs 3a to h of the circuit 22 and on the other hand to every second input of the circuits 23 and 2-4-, namely to the inputs 5b, 5d, 5f, 5h, 7b,? d, 7 pounds and 7h.
Nach einem weiteren Taktimpuls befindet sich in den Speichern der Schaltung 22 der erste Abtastwert (s. Pig. 1a) und in den Speichern der Schaltung 21 der zweite Abtastwert, wobei eine nicht dargestellte Schaltung die Invertierung des zweiten Abtastwertes bereits vorgenommen hat.After a further clock pulse, the first sample value is in the memories of the circuit 22 (see Pig. 1a) and the second sample value in the memories of the circuit 21, a circuit (not shown) showing the inversion of the second sample has already made.
An die Ausgänge 4a bis h der Schaltung 22 sind dann die noch verbleibenden Eingänge der Schaltungen 23 und 24 angeschlossen» Die Takteingänge T und Select-Eingänge S der Schaltungen 23 und 24 werden über die Eingänge 11l und 11 lI mit Taktimpulsen halber Abtastfrequenz versorgt, wobei die bei 11! anliegenden Taktimpulse um eine halbe Taktperiode gegenüber denjenigen am Eingang 11" versetzt sind. Die Ausgänge der Schaltungen 23 und 24- sind jeweils miteinander verbunden und bilden die Ausgänge dqr gesamten Schaltungsanordnung. An diese Ausgänge wird abwechselnd der Speicherinhalt der Schaltungen 23 und 24 übertragen. Da an den Eingängen der Schaltungen 23 und 24 abwechselnd Bits aus dem ersten und aus dem zweiten Abtastwert anliegen, ergibt sich die in Pig. 1c dargestellte Verschachtelung. Durch entsprechend anders gewählte Verbindungen der Ausgänge der Schaltungen 21 und 22 mit den Eingängen der Schaltungen 23 und 24 kann eine entsprechend andere Verschachtelung gewählt werden. Es To the outputs 4a to h of the circuit 22 are then the remaining inputs of the circuits 23 and 24 connected "The clock inputs T and select inputs S of the circuits 23 and 24 are l via the inputs 11 and 11 lI supplied with clock pulses of half the sampling frequency, where the at 11 ! applied clock pulses are offset by half a clock period compared to those at input 11 ". The outputs of circuits 23 and 24- are each connected to one another and form the outputs of the entire circuit arrangement. The memory contents of circuits 23 and 24 are alternately transmitted to these outputs Alternating bits from the first and second samples are present at the inputs of circuits 23 and 24, resulting in the interleaving shown in Pig a correspondingly different interleaving can be selected. It
Rl.-Nr. 2005/81Rl.-No. 2005/81
ist jedoch, auch möglich., die Verschachtelung variabel
durch, entsprechende Umschaltung der Verbindungen zu gestalten,
beispielsweise durch programmierbare festwertspeicher (PROM).
5however, it is also possible to make the nesting variable by appropriately switching the connections, for example by means of programmable read-only memories (PROM).
5
Pig. 3 stellt eine Schaltungsanordnung zur Rückwandlung der erfindungsgemäß aufgezeichneten oder übertragenen Signale dar. Es werden gleiche Bausteine wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 verwendet, und zwar sind dieses die Schaltungen 315 32, 33 und 34-· Der Schaltung 31 werden die übertragenen bzw. wiedergegebenen Signale in Paralleldarstellung den Eingängen zugeführt. Sie werden mit Hilfe des bei 11 zugeführten Takts in die Speicher der Schaltung 31 übernommen und eine Taktperiode später in die Speicher der Schaltung 32. Die Ausgänge der Schaltung 31 sind außer mit den Eingängen der Schaltung 32 unter Berücksichtigung der vorgenommenen Verschachtelung mit einem Teil der Eingänge der Schaltungen 33 und 34- verbunden. Die übrigen Eingänge der Schaltungen 33 und 34- sind an die Ausgänge der Schaltung 32 angeschlossen. Die Takteingänge T und Selecteingänge S der Schaltungen 33 und 34- werden über die Eingänge 11' und 11" mit einem Taktsignal mit halber Abtastfrequenz versorgt. An den wiederum zusammengefaßten Ausgängen der Schaltungen 33 und 34- steht dann in 8-Bit-Paralleldarstellung das ursprüngliche, den Eingängen der Schaltung 21 0?ig. 2) zugeführte Datenwort zur Verfügung.Pig. 3 illustrates a circuit for re-conversion according to the invention the recorded or transmitted signals. It will be the same blocks as in the circuit arrangement of FIG. 2 are used, namely these are the circuits 31 5 32, 33 and 34- · The circuit 31, the transmitted or . reproduced signals are fed to the inputs in parallel representation. They are transferred to the memory of the circuit 31 with the help of the clock supplied at 11 and one clock period later to the memory of the circuit 32. The outputs of the circuit 31 are except for the inputs of the circuit 32, taking into account the interleaving performed with some of the inputs of circuits 33 and 34- connected. The other inputs of the circuits 33 and 34- are connected to the outputs of the circuit 32. The clock inputs T and select inputs S of the circuits 33 and 34- are supplied with a clock signal with half the sampling frequency via the inputs 11 'and 11 ". At the outputs of the circuits 33 and 34- which are combined again, the original is then in 8-bit parallel representation , the inputs of the circuit 21 0? ig. 2) supplied data word available.
Obwohl das beschriebene Verfahren der Vortverschachtelung in besonders geeigneter Weise mit der Invertierung jedes zxveiten Abtastwertes kombiniert wird, kann in speziellen Amvendungsfällen auch das Verfahren der Wortverschachtelung allein sinnvolle Ergebnisse bringen. Da bei einem Videosignal Bildflächen vorherrschen - aufeinanderfolgende Datenworte sich also nur wenig oder gar nicht unterscheiden führt die V/ortverschachtelung in diesem .Fall auf eine Herab-Although the described method of pre-interleaving is particularly suitable with the inversion of each zxveiten sample is combined, can in special In cases of use, word nesting is also used alone bring meaningful results. Since image areas predominate in a video signal - successive data words If there is little or no difference, the location nesting in this case leads to a downward
Rl.-ITr. 2005/31Rl.-ITr. 2005/31
setzung aller im Datensignal enthaltenen Frequenzen« V/ird die Verschachtelung derart .vorgenommen, daß jeweils ein Bit vom ersten und danach ein Bit vom zweiten Abtastwert, danach wiederum ein Bit vom ersten Abtastwert usvi. übertragen bzw. aufgezeichnet wird, so weist dieses Signal ein im Verhältnis 2:1 herabtransformiertes Daten-Signalspektrum auf =setting of all frequencies contained in the data signal «V / ird the nesting is done in such a way that one Bit from the first and then one bit from the second sample value, then again one bit from the first sample value, etc. transfer or is recorded, this signal has a data signal spectrum that has been down-transformed in a ratio of 2: 1 on =
Je nach spezieller Eigenschaft des Aufzeichnungs- bzw=
Übertragungskanals bzxi. des Signals kann es vorteilhaft
sein, die Invertierung und/oder die Verschachtelung wiederholt durchzuführen, also die durch die Verschachtelung
entstandenen Datenworte - gegebenenfalls nach Invertierung - wiederum, zu verschachtelt
15Depending on the special properties of the recording or transmission channel or of the signal, it can be advantageous to carry out the inversion and / or the interleaving repeatedly, that is to say to interleave the data words resulting from the interleaving - possibly after inversion - again
15th
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |